Светодиоды и блоки питания. Часть вторая.

Светодиоды и блоки питания. Часть вторая.

Последние лет, наверное, пятнадцать, а может уже и больше, светодиоды и светодиодные лампы повально у всех на слуху, но знать слово «светодиод» и (более-менее) представлять, как он работает – не одно и то же.

В отличие от ламп накаливания, светодиоды – это полупроводниковые приборы, разновидность диодов. Только одна из разновидностей, а их очень много. Для всех них точно также действует закон Ома, но также принципиально важно направление протекания тока (вот почему в предыдущем абзаце мы ввели понятия «переменки» и «постоянки», без этого было никак). Дело в том, что диод – это простейший полупроводник, который пропускает ток только в одну сторону, следовательно, для него существует полярность.

Две основные характеристики диодов – это максимальный ток, который может пропустить через себя в прямом включении (в сторону проводимости) и максимальное обратное напряжение, которое диод может выдержать в обратном включении.

Светодиоды и блоки питания. Часть вторая.

Действие диода наглядно можно показать на следующем примере. Существует практика включать в подъездах лампы накаливания через диод для увеличения ее срока службы. Диод отсекает половину синусоиды (половину периода), переменный ток превращается в постоянный пульсирующий с частотой пульсации 50 герц, а мощность уменьшается в два раза. Лампа при этом сильно мерцает, но в подъезде это не имеет значения, зато живет она долго и счастливо.

Светодиоды отличаются от простых диодов тем, что при прохождении тока через них в прямом направлении они излучают свет (причем не обязательно видимый, в пультах дистанционного управления, например, используются инфракрасные светодиоды).

Мы уже знаем, что диоды вообще, а значит и светодиоды в частности, характеризуется максимальным током, которое они могут выдерживать без разрушения, но сам диод в прямом включении сопротивления почти не имеет (в первом приближении будем считать, что его сопротивление близко нулю, более точное определение выходит за рамки данной статьи). Следовательно, ток нужно ограничивать.

Светодиоды и блоки питания. Часть вторая.

Каким образом? Ответ заключается в том, с чего мы начали: подавать на светодиоды правильное значение напряжения в правильной полярности, чтобы через светодиодные сборки с их добавочными резисторами протекал правильный ток. И вот здесь нам не обойтись без блока питания.

Несколько слов о блоках питания

Поскольку сопротивление светодиодов в прямом включении очень мало, эти приборы по определению являются низковольтными. Это их достоинство и недостаток одновременно. С одной стороны, это обстоятельство делают светодиоды идеальным выбором при питании от аккумулятора, с другой – нам нужен блок питания, чтобы напряжение электросети превратить в те же 12 вольт постоянного тока и зажечь свет, питаясь от 220 (230).

И тут вы, наверное, спросите, а как же светодиодные лампочки с цоколями E14, E27, потолочные светодиодные светильники и многие другие изделия на основе светодиодов, которые втыкаются в 220 напрямую?

Ответ очень прост – блоки питания там конечно есть, встроенные в корпус и, в большинстве своем, весьма посредственного качества, как и сама конструкция в целом (никто не хочет случайно сделать вечную лампу). По-другому эти встроенные блоки питания еще называются светодиодными драйверами. Также важно, что драйвера, как правило, не имеют гальванической развязки от сети в отличие от полноценных гальванически развязанных блоков питания, которые продаем мы.

Светодиоды и блоки питания. Часть вторая.

Гальваническая развязка обеспечивает отсутствие электрических соединения любых из выходов блока питания, включая его массу (корпус), с проводами питающей электросети. Энергия передается через электромагнитную индукцию основного трансформатора блока питания. Это необходимо для обеспечения безопасности людей, работающих в дорожных условиях, где очень легко случайно перебить какой-нибудь из проводов в составе светосигнальной гирлянды.

Блоки питания делятся на трансформаторные и импульсные.

Трансформаторные – это те, в основе которых лежит обыкновенный электрический «железный» трансформатор, рассчитанный на частоту 50 герц, у которого, по меньшей мере, одна первичная и одна вторичная обмотка (часто их бывает намного больше, и все они связаны между собой коэффициент трансформации, то есть отношением витков).

Импульсные блоки – высокочастотные. В них сетевое напряжение сначала выпрямляется диодами и сглаживается емкостью, затем преобразуется в высокочастотное переменное, которое подается на высокочастотный трансформатор. Основное достоинство передачи энергии на высокой частоте – это большая удельная мощность при малых габаритах. Помимо силовой части схемы, в любом импульсном блоке питания вы найдете кучу электроники, которая всем этим управляет.

Светодиоды и блоки питания. Часть вторая.

Самые очевидные характеристики любого блока питания – это его выходное напряжение и ток, вместе образующие, как вы уже понимаете, мощность. Обычно импульсные блоки питания имеют систему саморегуляции, которая благодаря наличию обратной связи с выхода на схему управления позволяет поддерживать выходное напряжение на одном уровне с минимальной погрешностью во всем диапазоне нагрузок – от режима холостого хода до полной нагрузки.

Выходное напряжение также не зависит от температуры и дрейфа входного напряжения, что очень удобно и правильно. Но, несмотря на отсутствие просадки выходного напряжения при полной нагрузки, хорошим тоном будет использовать блок с запасом мощности хотя бы процентов 30, но лучше в полтора-два раза. Это очень сильно увеличивает срок службы блока, так как он работает в очень легком режиме.

Наличие электронной схемы управления позволяет реализовать множество фишек и лайфхаков, например, блок питания можно доработать, научив его автоматически включать и выключать фонари в зависимости от времени суток или автоматически изменять их яркость. Но это требует определенных познаний в области электроники, а также умения работать паяльником и, к сожалению, выходит далеко за рамки данной статьи. Все-таки она адресована тем, кто до прочтения сегодняшнего материала знал об электричестве только то, что оно больно бьется…

Светодиоды и блоки питания. Часть вторая.

Говоря о блоках питания, также может иметь значения КПД блока (хотя это более актуально для мощных блоков под 1000 ватт и больше), диапазон допустимых входных напряжений, наличие пассивного/активного корректора мощности, наличие защит и возможность регулировок, общая продуманность схемотехники, качество сборки в принципе и многое другое. Автор надеется когда-нибудь написать про все это тоже. Также он надеется, что после публикации этой статьи вопросов «а зачем мне вот эта коробка в довесок?» станет немного меньше…